Projet de fin d'études, Buggy autonome, Augmentation de tension analogique et isolation galvanique

[TimMalak]

Bonjour,

Dans le cadre d'un projet de fin d'études, nous devons rendre intelligent un buggy électrique (Moteur synchrone) pour lequel nous avons quelques questions toujours en suspens.
Voir schéma électrique ci dessous.
Celui-ci doit s'arrêter grâce à une IA à la détection d'un panneau Stop ou d'un piéton.
Le moteur synchrone est piloté par un variateur de vitesse comprenant l'électronique de puissance.
Pour rendre le buggy intelligent nous avons une carte Nvidia Jetson NX (sorte de Raspberry Pi plus puissante optimisée pour l'IA).

Le moteur synchrone est commandé par le variateur de vitesse qui à partir d'une tension de commande comprise entre 0 et 12V va hacher la tension de 48V provenant des batteries.
Des encodeurs couplés au moteur et reliés à la carte Nvidia permettent de récupérer la position et la vitesse du moteur.
La pédale d'accélération est reliée à la carte Nvidia également.
A partir de ces informations ainsi que de la détection par la caméra d'un piéton ou d'un panneau stop, la carte Nvidia va calculer les tensions de commande nécessaire à envoyer au variateur de vitesse.

Ces différentes tensions de commande sont :
- Tension de commande d'accélération (analogique)
- Tension de commande de freinage récupératif (analogique)
- Tension choix marche avant marche arrière (continu, booléen)

Le premier problème que nous avons se situe ici, la carte Nvidia fonctionne entre 0 et 3.3V en sortie et le variateur de vitesse demande une tension entre 0 et 12V analogique en entrée.
Nous devons donc amplifier cette tension analogique avec un gain compris entre 3.5 et 4. Pour ce faire, nous avons pensé à utiliser un amplificateur opérationnel non inverseur.
Nous réglerons le gain avec les valeurs des résistances couplées à l'AOP.

Cependant nous ne savons pas comment choisir le bon AOP pour notre utilisation.

Auriez vous des idées ?

Il devra respecter ceci :
- Tension d'entrée comprise entre 0 et 3.3V
- Tension de sortie comprise entre 0 et 12V en évitant les pertes
- Gain de 3.6 environ

En deuxième lieu, pour régler le gain, vaut il mieux utiliser des valeurs de résistances plus faibles (de l'ordre de quelques kOhms) ou plus élevées (de l'ordre de quelques dizaines de kOhms) ?

Un autre problème que nous avons est l'isolation galvanique (isolation des masses pour ne pas griller le système) entre la carte Nvidia et le variateur de vitesse.
Nous pouvons remplacer le relai (présent sur le schéma ci dessous) par un optocoupleur.
Auriez vous une idée de ce que nous pouvons utiliser pour isoler les tensions analogiques ?

Voici le schéma électrique macro de notre projet :


Merci d'avance,
Cordialement
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[f6bes]

Bjr à toi, On connait le gain demandée , les tensions à obtenir.....reste à connaitre la CONSOMMATION. (
Bonne journée

[penthode]

quelle usinagaz !

pourquoi ne pas utiliser des cartes d'interfaces en logique 3,3 V

[TimMalak]

Bonjour,

Le courant d'entrée des signaux de commandes est de 15mA

[A voir en vidéo sur Futura]

[TimMalak]

C'est à dire ?
Les cartes d'interface que je connais fonctionnent toutes avec des relais.
Le problème étant que nous avons des tensions analogiques et non continues.
Si elles avaient été continues de simples relais auraient suffis.
Or ici, il n'est pas possible d'utiliser de relais

[carcan]

Hello !

il te faut un "ampli d'isolement" : https://www.digikey.be/fr/articles/m...r-ground-loops

Si tu ne peux pas obtenir directement le gain désiré, tu remets un ampli op tout bête avec un gain de 3.5 en sortie du montage d'isolation galvanique.

A+
Laurent

[TimMalak]

D'accord,

Merci pour vos réponses, je vais regarder les amplis d'isolement.

Je viens de regarder ce qu'il est possible de faire plus simplement.
Il doit être possible d'utiliser un potentiomètre numérique à la place des AOP pour avoir une tension variable commandable. Il faut que je me renseigne sur le sujet.

[Antoane]

Bonjour,

https://raw.githubusercontent.com/Ma...0One-Pager.pdf
La doc semble indiquer que la Nvidia Jetson NX ne dispose que de sorties numériques.
Par ailleurs, le variateur de vitesse gen4 (http://www.sevcon.com/products/low-v...trollers/gen4/) semble pouvoir être piloté en numérique.

J'utiliserais donc une liaison numérique entre la carte de commande et le module de puissance, avec isolation par optocoupleurs. C'est plus simple et plus fiable qu'en passant par de l'analogique.

[TimMalak]

Bonjour,

Merci,

Ah mince je pensais que les ports GPIO de la carte Nvidia pouvaient être configurés en sorties analogiques. Dans ce cas là, un Dac pourrait faire l'affaire mais ça fait un peu une usine à gaz, de mettre d'abord un DAC puis un AOP.
Le projet étant une reprise d'un ancien projet, le Gen4 est deja configuré pour utiliser des entrées analogiques.

Je vais essayer de regarder pour utiliser un potentiomètre numérique commandé par la NVIDIA NX, relié soit en I2C soit en SPI (je ne sais pas lequel est le mieux) qu'elle prend en charge. A ce moment là je pourrais protéger le bus avec un optocoupleur

[Antoane]

Dans ce cas, j'utiliserais un DAC du côté du variateur. Le dac étant commandé par un lien numérique isolé (il est bien plus facile dìsoler un lien numérique qu'analogique).
Le DAC peut être un 'vrai' DAC intégré commandé en 1-wire, I²C ou autre. Il est aussi possible d'utiliser un signal PWM qui sera filtré au niveau du variateur de vitesse. Cette dernière solution est la plus simple, mais est moins performante (précision, bandepassante, résolution).

[DAT44]

Bonjour,
tu peux aussi prendre un Optocoupleur à linéarité élevée genre :

https://www.mouser.ca/datasheet/2/67...07-1827983.pdf

https://www.mouser.ca/Optoelectronic...lers/_/N-6x5jj

[Vincent PETIT]

Bonjour,

un Optocoupleur à linéarité élevée genre :

https://www.mouser.ca/datasheet/2/67...07-1827983.pdf

https://www.mouser.ca/Optoelectronic...lers/_/N-6x5jj

Super intéressant ça, je ne connaissais pas.
Merci